堆肥中的有机质在微生物作用下进行复杂的转化，这种转化可归纳为两个过程：一个是有机质的矿质化过程，即把复杂的有机质分解成为简单的物质，最后生成二氧化碳、水和矿质养分等;另一个是有机质的腐殖化过程，即有机质经分解再合成，生成更复杂的特殊有机质-腐殖质。两个过程是同时进行的，但方向相反，在不同条件下，各自进行的强度有明显的差别。

据统计，每年我国有2000万hm2以上的耕地受镉（Cd）、砷（As）、铬（Cr）、铅（Pb）等重金属污染，受到污染的粮食产量高达1200万t，造成经济损失超过200亿元。Cd是耕地及工业园区、矿区周围土壤重金属污染的最主要来源。表1是部分矿区周围耕地和农作物中的Cd含量状况，从表1可以看出，这部分地区的耕地Cd含量都远远超出该地Cd背景值，且农作物可食部分Cd含量也大部分超过《食品中污染物限量》（GB2762-2012）中规定的食品中Cd含量的限定值，说明这些地区的Cd污染程度相当严重。鉴于我国土壤Cd污染日趋严重，开展修复工作已经刻不容缓。

有研究表明，几乎所有微生物细胞内的蛋白质、多肽等大分子对重金属都有很强的结合能力。利用圆二色光谱分析不同浓度Cd胁迫下菌体蛋白质分子二级结构的变化，结果发现高浓度Cd胁迫下地衣芽孢杆菌的蛋白质空间构象发生了变化。芽孢杆菌吸附富集Cd的过程可能受到基因调控，相关研究认为蜡状芽孢杆菌的抗Cd基因是由质粒控制的，经过消除质粒处理的蜡状芽孢杆菌对高浓度（200mg/L）Cd不具有抗性。而Solovieva 等对枯草芽孢杆菌的抗Cd性能研究发现，Cd2+能够诱导一个位于染色体上2.2kb CadA的转录，该基因在枯草芽孢杆菌上是Cd2+ 抗性染色体决定子。微生物吸附重金属的机制十分复杂，不同微生物吸附机理也不单一，其具体机理还有待进一步研究。